高吸附性的Fe(OH)3与强催化性的FeP涂层在隔膜上的协同作用提升了锂硫电池的性能

《ACS Applied Materials & Interfaces》：Synergism of Highly-Adsorptive Fe(OH)3 and Strongly-Catalytic FeP Coated on Separator Boosting Lithium–Sulfur Batteries

本研究采用Fe(OH)?和FeP复合涂层修饰商用车隔膜，解决锂硫电池穿梭效应问题。Fe(OH)?高效吸附溶解的多硫盐（LiPSs）但非催化其还原，FeP低吸附但强催化LiPSs转化。混合涂层（80FeP/20Fe(OH)?）实现协同效应，抑制LiPSs穿梭，提升电池倍率性能和循环稳定性，容量保持率优于单一涂层。

　　

为了解决锂硫（Li–S）电池的核心问题，所谓的“穿梭效应”仍然是该类型电池面临的关键挑战。在众多尝试过的方法中，通过在正极侧使用涂层来阻止可溶性多硫化物（LiPSs）的迁移似乎是一种可行且有效的策略。本文中，采用了Fe(OH)₃和/或FeP作为涂层材料来改性用于Li–S电池的商用聚丙烯（PP）隔膜：Fe(OH)₃对LiPSs具有很强的吸附能力，但对LiPSs的转化过程没有催化作用；而FeP则相反，其吸附能力较弱，但催化作用显著。研究人员测试了这两种铁化合物不同比例的混合材料。研究发现Fe(OH)₃与FeP之间存在明显的协同效应。Fe(OH)₃能够在涂层中有效吸附LiPSs，但这些被吸附的LiPSs会阻碍离子传输并影响电化学反应的进行，从而导致电池的充放电速率降低以及容量持续下降。FeP虽然能有效催化LiPSs的转化，但其较低的吸附能力限制了电化学反应的动力学过程，同样使得电池的充放电速率较低。有趣的是，当混合涂层中FeP的质量占比为80%、Fe(OH)₃为20%（即80FeP/Fe(OH)₃@PP）时，这种协同效应使得涂层表现出优异的电化学性能，相应的Li–S电池也因此具备了优化的电化学性能。